安全殼噴淋泵振動超標探討

李攀峰++蔡茂生++李彬彬

摘 要：安全殼噴淋系統(tǒng)作為核電站專設安全設施之一，安全殼噴淋泵的正常安全運行舉足輕重。振動超標是安裝調(diào)試階段立式泵的突出問題，影響著系統(tǒng)的安全可靠運行，文章通過對比某核電項目四臺機組安噴泵異同，分析振動超標原因及解決方法。

關鍵詞：安噴泵；立式泵；振動超標

1 概述

振動超標是核電廠轉(zhuǎn)機設備安裝調(diào)試階段的突出問題，據(jù)國內(nèi)某核電項目1至4號機組安裝調(diào)試階段轉(zhuǎn)機設備振動超標缺陷統(tǒng)計，風機振動超標63項，泵振動超標37項，其中儀控原因17項，機械原因83項，相對于臥式設備，立式泵處理難度最大，周期最長，如1、2號機組安全殼噴淋/安全注入泵、3號機組重要廠用水泵均存在振動超標問題，其中安噴泵振動超標最為突出，本文以該項目1至4號機組安噴泵對比分析，從國內(nèi)外電機結構設計差異和安裝精度分析振動超標原因及解決方法。

2 安全殼噴淋泵功能及性能簡介

在核電站發(fā)生LOCA（失水事故）或安全殼內(nèi)蒸汽管道破裂下，安全殼噴淋系統(tǒng)作為唯一排出安全殼內(nèi)熱量，降低殼內(nèi)壓力和溫度至可接受水平，并降低殼內(nèi)氣載放射性水平，確保第三道安全屏障完整性，安噴泵作為系統(tǒng)核心部件作用舉足輕重。噴淋泵為立式離心泵，電機由設備冷卻水系統(tǒng)冷卻。運行工況及重要性能參數(shù)：（1）小流量工況：流量300m3/h，壓頭0.06MPa.g≤P≤0.22MPa.g，電機≤2.8mm/s，泵振動≤4.5mm/s；（2）直接噴淋工況：流量850m3/h，壓頭P≥13.1MPa.g，電機/泵振動≤2.8mm/s；（3）再循環(huán)噴淋工況：流量1050m3/h，壓頭P≥11.5MPa.g，電機/泵振動≤2.8mm/s。其中1、2號機組兩臺安噴泵采用英國進口的克萊德泵及配套進口電機，電機均出現(xiàn)振動超標問題，3、4號機組采用上海電氣凱士比的泵及配套國內(nèi)電機，電機均未出現(xiàn)振動超標問題。

3 泵組振動測量方法及測量值

采用CSI 2130機械分析儀采集/分析振動數(shù)據(jù)，測點分布兩個位置和三個方向（水平、垂直、軸向），電機選頂部軸承處，泵選靠近軸承座或靠近軸承處，以振動的位移（μm）、速度（mm/s）、加速度（mm/s2）表示振動能量。安噴1號泵組測量振動值，電機/泵H：2.9/1.3mm/s、V：2.9/1.5mm/s、A：0.4/1.4mm/s，由此可見，電機H、V方向振動超標。

4 安噴泵振動超標原因分析及解決方法

4.1 國外與國內(nèi)電機設計差異

本文僅從電機本體高度及底座直徑設計結構差別進行對比，底座直徑Ф800（克萊德）/Ф1150（凱士比），高度1950（克萊德）/1590（凱士比）。質(zhì)量和剛度是改變固有頻率關鍵因素，增加振動體質(zhì)量降低固有頻率，增加振動體剛度提高固有頻率[1]。通過測量固有頻率對比，國內(nèi)電機通過增大底座直徑、降低高度提高電機剛度，使固有頻率更易高于轉(zhuǎn)動頻率（激振頻率），相反，進口電機更易接近轉(zhuǎn)動頻率，發(fā)生共振概率更大，振動更易超標。

4.2 安裝精度誤差檢查

4.2.1 檢查電機虛角

將百分表架在基礎圓板上，表針打在電機螺栓邊上，通過松緊螺栓，觀察百分表的變化，確認虛角所在位置。

4.2.2 檢查電機、電機基礎圓板、安噴泵水平度

拆掉聯(lián)軸器短節(jié)，將長聯(lián)軸器安裝在泵體靠背輪上，安裝定距環(huán)；將合適的提吊裝置連接到驅(qū)動電動機上；用記號筆在電機基礎圓板和電機間做好標記；拆下電動機基礎圓板與電機的連接螺栓，將電動機吊到貯存區(qū)；把百分表座架在電機靠背輪上，表針打在電機底面圓板上；測量電機底面圓板跳動；使用刀口尺檢查電機底面圓板平整度；使用水平儀電機基礎圓板水平度；使用刀口尺檢查電機底面圓板平整度；用記號筆在基礎圓板和方板間做好標記；拆下電機基礎圓板和方板的連接螺栓，將基礎圓板吊出；清理基礎圓板及方板的連接表面；測量電機基礎方板水平度；使用刀口尺檢查基礎方板平整度；以泵油箱上的加工面為基準，測量泵體水平度；測量泵靠背輪水平面的水平度。

4.2.3 處理電機基礎板并檢查電機軸頭水平度

根據(jù)已測量值，如果電機基礎方板的水平度超標，通過在基礎方板上增減克林格墊片處理；用合適的起吊裝置吊入基礎圓板，按規(guī)定把緊力矩。測量基礎圓板水平度；如果基礎圓板水平度超標，在基礎圓板的上增減不銹鋼墊片，并在基礎圓板上安裝克林格墊片；吊入電機，按規(guī)定把緊力矩。將電機頂部止逆機構螺栓松開，取下頂蓋壓板；以泵電機軸頭的加工面為基準，測量電機軸的水平度；若水平度存在偏差，討論水平度超標原因。

4.2.4 電機空載/帶載試車

連接電機動力電纜和儀控電纜；連接電機冷卻器的設冷水管線，調(diào)整到規(guī)定流量，進行電機空載試車。如果電機空載試車合格，將中間軸安裝到電機軸上，把緊螺栓，安裝百分表進行對中，對中以泵為基準，同過移動電機進行調(diào)整；對中合格后，測量短軸間距；連接聯(lián)軸器，測量彈性膜片間隙。安全殼噴淋系統(tǒng)在線充水排氣，進行帶載試車。

4.3 最終解決方案

經(jīng)檢查電機基礎水平度不夠，通過反復調(diào)整，最終采用克林格墊加裝在電機與基座之間，緩解水平度造成振動超差。由于電機冷卻水管道安裝產(chǎn)生的應力，更換為金屬軟管并加裝冷卻水管道吊架，降低應力對電機振動影響，最終電機帶載振動滿足設計要求。

5 振動超標故障分析方法改進

故障樹分析方法是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體到局部按樹枝形狀細化分析的方法，非常適用于復雜故障分析，通過分析故障發(fā)生概率、先后順序、簡易程度，針對安噴泵振動超標案例，優(yōu)化故障分析的邏輯思路，建立一套切實可行的故障樹分析方法[2]（見圖1）。

6 結束語

泵振動超標直接影響設備運行的壽命，甚至影響機組運行安全，建立有效的泵振動監(jiān)測和故障分析方法，采用故障樹分析方法更為科學、高效、準確定位故障原因，提高故障解決的經(jīng)濟性和時效性，確保設備穩(wěn)定可靠運行，保駕核電機組安全。

參考文獻

[1]R.J.邁耶爾.立式泵振動問題的解決[J].China Academic Journal Electro

nic Publishing House，1994.

[2]郭永姍.探究泵振動的原因及其消除措施[J].科技創(chuàng)新導報，2015（13）.